CN101934828B - 一种以人体步动力与电动力结合的健身储能车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种以人体步动力与电动力结合的储能健身车，它包括主体车架、前车轮及其转向机构、步行带装置、后车轮及其差速器、步行带后传动轴对差速器的传动机构、电动机及其对差速器的传动机构、后轮轴对步行带后传动轴的回传机构、后轮轴对发电机的传动机构与发电机、蓄电池、刹车装置、电器控制与显示装置、车座、车支腿、车轮罩壳与机构罩壳，对跑步、步行、单腿迈步摆动、双腿迈步摆动的多种运动都可转化为对车的向前驱动力，并可与电动力结合驱动，能够把人体运动时形成的动能或者车辆行驶时的部分势能用来发电储存并加以利用，达到环保节能效果。

Description

一种以人体步动力与电动力结合的健身储能车

所属技术领域

本发明涉及一种车辆，特别涉及一种以人体步动力与电动力结合的健身储能车，属无轨陆用车辆领域。 

背景技术

现有技术中有很多以电为动力的车辆，也有以人体动力与电力结合的电动自行车，但是现有的电动自行车中人体动力只有一种施力方式，对人体力量的利用效率低，人无法变换施力方式容易疲劳，所用的电能也完全依赖于外来电对蓄电池的充电，还没有把人体运动时形成的动能或者车辆行驶时的部分势能用来发电储存并加以利用的有效设计。 

发明内容

为了解决现有技术中所存在的技术问题，本发明提供了一种以人体步动力与电动力结合的健身储能车，所称人体步动力包括跑步、步行、单腿迈步摆动、双腿迈步摆动的多种运动都可转化为对车的向前驱动力，并与电动力结合可以对车采用人体步动力或者电动力的不同驱动方式，需要时可以使车的两个后车轮离开地面而作为跑步机使用，连通车的后轮轴对发电机的传动机构，可以将人体运动时形成的动能或者把车行驶过程中的部分势能转化成电能，由发电机发电向蓄电池充电而实现车的健身储能功能，后轮轴对步行带后传动轴的回传机构具有机械储能作用，机械储能可使人力驱动省力与保证驱动的连续性，有关技术方案如下： 

一种以人体步动力与电动力结合的健身储能车，它包括主体车架、前车轮及其转向机构、步行带装置、后车轮及其差速器、步行带后传动轴对差速器的传动机构、电动机及其对差速器的传动机构、后轮轴对步行带后传动轴的回传机构、后轮轴对发电机的传动机构与发电机、蓄电池、刹车装置、电器控制与显示装置、车座、车支腿、车轮罩壳与机构罩壳，其中主体车架有车架前区、车架中心区和车架后区三个功能部分，前车轮及其转向机构位于车架前区，步行带装置位于车架中心区，车的其余机构装置都位于车架后区，其中在前车轮及其转向机构中，转向轴的长度或角度都可以进行调节，以适应不同高度的人在站着或坐着的不同姿势下方便人体运动以及对转向盘或者是车把的操作，其中步行带装置由步行带、步行带前传动轴、步行带后传动轴、步行带脚踏板组成，步行带绕过步行带前传动轴、步行带脚踏板与步行带后传动轴，步行带的转动带动步行带后传动轴产生转动，其中后车轮及其差速器是由两个后车轮、两个后轮轴、一个差速器所组成，每个后轮轴的一端与其中的一个后车轮连接，另一端与差速器内的其中一个半轴齿轮连接，两个后车轮分别位于主体车架后区的两侧，其中步行带后传动轴对差速器的传动机构有两路传动，每一路传动中与差速器连接的都是被动正向传动齿轮，且两路传动中的齿轮咬合次数分别为奇数与偶数，确保两个被动正向传动齿轮的转动方向始终保持相反，所述被动正向传动齿轮是指只有处在被动轮状态位置而且是正向传动情况下才能起到传动作用，否则如果被动正向传动齿轮处在主动轮状态位置会自动脱离连接而失去传动作用，即使是处在被动轮状态位置却是在反向转动的情况下则被动正向传动齿轮空转，所称正向传动是指转动方向与车前进时后车轮转动的方向相同，因此不论步行带是正传还是反转或者步行带是在前后摆动，两路传动中总有一个被动正向传动齿轮是处在正向转动状态而对差速器外壳产生驱动，差速器再带动两个后车轮产生使车向前的驱动力，人体步行驱动可以采用在步行带上跑步或者行走带动步行带的转动，或者人的一条腿站稳在与车架一体的外延脚踏板上，另一条腿踩在步行带上并前后摆动带动步行带前后摆动，对踩在步 行带上的单腿也可通过不断抬起落下的摆动对步行带实行单向驱动，或者人坐在车座上其脚踩在步行带上通过腿的前后摆动带动步行带的前后摆动或者是对步行带的单向驱动，其中在电动机对差速器的传动机构中，与差速器外壳连接的也是被动正向传动齿轮，接通电动机的电流，电动机传动其传动机构并使差速器外壳转动，差速器再带动两个后车轮产生向前的驱动力，在对差速器的驱动中通过接通或断开电动机的电流可以选择采用人的不同步行驱动与电动机电力驱动结合进行的方式，或者只用电动机电力驱动的方式，或者只采用人的不同步行驱动的方式，其中在后轮轴对步行带后传动轴的回传机构中，有离合齿轮可选择合并连通或者断开传动，与步行带后传动轴连接的是被动反向传动齿轮，所述被动反向传动齿轮是指只有处在被动轮状态位置而且是反向传动情况下才能起到传动作用，否则如果被动反向传动齿轮处在主动轮状态位置会自动脱离连接而失去传动作用，即使是处在被动轮状态位置却是在正向转动的情况下则被动反向传动齿轮空转，所称反向传动是指转动方向与车前进时后车轮转动的方向相反，在该回传机构连通时，用车支腿使两个后车轮离开地面，车作为跑步器使用，人在步行带上进行的各种步行运动使后车轮产生空转，后车轮空转形成的动能通过后轮轴对步行带后传动轴的回传机构又被用来带动支持步行带后传动轴的持续转动，而对步行带后传动轴形成了连续驱动力，在这里后车轮的空转起到的是一种机械储能作用，也可以在后轮轴对步行带后传动轴的回传机构实行合并连通时接通电动机的电源，电动机经传动齿轮对差速器传动，再由差速器传动后轮轴，通过后轮轴对步行带后传动轴的回传机构传动步行带，该车此时已经是以作为完全意义上的电动跑步器在使用，当作为车辆在路上行驶时，后轮轴对步行带后传动轴的回传机构也可以使人在步行带上的跑步与行走省力与轻便，其中在后轮轴对发电机的传动机构中有离合机构，使离合机构合并时，发电机的传动机构传动发电机发电并对蓄电池进行充电，其中蓄电池的电能被用于电动机、车灯、电喇叭、电器显示仪表装置的用电，其中在电气控制装置中也设计了可利用外来日常用电直接对蓄电池进行充电的接口，刹车装置采用手动刹车并且在刹车的同时自动切断蓄电池对电动机的供电，其中车座位于主体车架后区的其它机构装置的上方，其位置与高度既方便人坐着时对步行带的驱动又不影响站着驱动步行带，其中车支腿位于主体车架后区的两侧车架上，支起车支腿可使两个车后轮离开地面，其中设有车轮罩壳防止尘土飞扬到人身上，设有机构罩壳保证机构的润滑或清洁，电器显示仪表及开关位于车架前区的机构罩壳的上方位置而便于观看与操作。 

根据以上所述的步行带后传动轴对差速器的传动机构有两路传动，其两路传动中的齿轮有效传动比相等。 

本发明的有益效果是： 

有多种形式的驱动方式可供选择，可以采用人的不同步行驱动与电动机电力驱动同时结合进行的方式，或者只用人的不同步行驱动的方式，或者只用电动机电力驱动的方式，其中人的不同驱动方式包括跑步、行走、站着单腿运动、坐着时的腿摆动都是车的向前驱动力，回传装置的机械储能缓冲作用使人力驱动方式既省力又连贯，而发电机及其传动机构与蓄电池的配套设计，将利用人锻炼时形成的动能或者是车辆下坡的势能来发电与储存，蓄电池储存的电能用于电动机驱动车辆或它用，从而可以少用或者不用外来日常用电对蓄电池的充电，充分利用人体能量与车的自然势能达到环保节能效果。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明 

图1是本发明的主视图 

图2是本发明的机动原理示意图 

具体实施方式：

实施例1 

一种以人体步动力与电动力结合的健身储能车，它包括主体车架、前车轮及其转向机构、步行带装置、后车轮及其差速器、步行带后传动轴对差速器的传动机构、电动机及其 对差速器的传动机构、后轮轴对步行带后传动轴的回传机构、后轮轴对发电机的传动机构与发电机、蓄电池、刹车装置、电器控制与显示装置、车座、车支腿、车轮罩壳与机构罩壳。参看图1和图2，各组成部分的构成与相互关系如下： 

其中主体车架有车架前区8、车架中心区5、车架后区25的三个功能部分，前车轮及其转向机构位于车架前区，步行带装置位于车架中心区，车的其余机构装置都位于车架后区；其中在前车轮及其转向机构中，有两个前车轮7和10，采用常规的梯形转向机构9，由于转向万向节11与转向轴的角度调节装置6的作用可以调整转向轴的相对角度，调节转向轴下部12与转向轴上部13的相对位置调整整体转向轴的长度，以适应不同高度的人在站着或坐着的不同姿势下方便人体运动以及对转向盘14的操作；其中步行带装置由步行带2、步行带前传动轴4、步行带后传动轴1、步行带脚踏板3组成，步行带2绕过步行带前传动轴4、步行带脚踏板3与步行带后传动轴1，步行带3的转动带动步行带后传动轴1产生转动；其中后车轮及其差速器是由两个后车轮24和39、两个后轮轴26和40、一个差速器28所组成，后轮轴26的一端与后车轮24连接，另一端与差速器28内的半轴齿轮27连接，后轮轴40的一端与后车轮39连接，另一端与差速器28内的半轴齿轮29连接，两个后车轮分别位于主体车架后区25的两侧；其中在步行带后传动轴对差速器的传动机构中有两路传动，一路传动是固定在步行带后传动轴1上的齿轮15传动齿轮17，由齿轮17传动固定于差速器28外壳上的被动正向传动齿轮23，另一路传动是固定在步行带后传动轴1上的齿轮15传动齿轮17，齿轮17与齿轮19是连体齿轮，齿轮19传动齿轮20，齿轮20传动固定于差速器28外壳上的被动正向传动齿轮21，所述被动正向传动齿轮是指只有处在被动轮状态位置而且是正向传动情况下才能起到传动作用，否则如果被动正向传动齿轮处在主动轮状态位置会自动脱离连接而失去传动作用，即使是处在被动轮状态位置却是在反向转动的情况下则被动正向传动齿轮空转，所称正向传动是指转动方向与车前进时后车轮转动的方向相同，因此不论步行带2是正传还是反转或者是在前后摆动，两路传动中总有一个被动正向传动齿轮是处在正向转动状态而对差速器外壳产生驱动，差速器28再带动两个后车轮24和39产生使车向前的驱动力，人体步行驱动可以采用在步行带2上跑步或行走带动步行带2的转动，或者人的一条腿站稳在与车架一体的外延脚踏板3上，另一条腿踩在步行带2上并前后摆动带动步行带2前后摆动，对踩在步行带2上的单腿也可通过不断抬起落下的摆动对步行带2实行单向驱动，或者人坐在车座42上其脚踩在步行带2上通过腿的前后摆动带动步行带2的前后摆动或者是对步行带2的单向驱动；其中在电动机对差速器的传动机构中，由固定于电动机32上的小齿轮30传动固定于差速器28外壳上的被动正向传动齿轮31，接通电动机的电流，电动机32转动，小齿轮30传动被动正向齿轮31，被动正向传动齿轮31带动差速器28的外壳转动，再由差速器28带动两个后车轮24和39产生向前的驱动力，在对差速器的驱动中通过接通或断开电动机的电流可以选择采用人的不同步行驱动与电动机电力驱动结合进行的方式，或者只用电动机电力驱动的方式，或者只采用人的不同步行驱动的方式；其中在后轮轴对步行带后传动轴的回传机构中，由固定于后轮轴26上的齿轮22，离合齿轮18、固定在步行带后传动轴1上的被动反向传动齿轮16组成，通过离合齿轮18与齿轮22的合并或者分离实现该回传机构的连通或者断开，所述被动反向传动齿轮是指只有处在被动轮状态位置而且是反向传动情况下才能起到传动作用，否则如果被动反向传动齿轮处在主动轮状态位置会自动脱离连接而失去传动作用，即使是处在被动轮状态位置却是在正向转动的情况下则被动反向传动齿轮空转，所称的反向传动是指其转动方向与车前进时后车轮转动的方向相反，在该回传机构连通时用车支腿37使两个后车轮24与39离开地面，车作为跑步器使用，人在步行带2上进行的各种步行运动使后车轮24与39产生空转，后车轮空转形成的动能通过该回传机构又被用来带动支持步行带后传动轴1的持续转动，而对步行带后传动轴1形成了连续驱动力，在这里后车轮的空转起到的是一种机械储能作用，如果后轮轴对步行带后传动轴的回传机构处在连通的情况下接通电动机32的电流，电动机经齿轮30和齿轮31传动差速器28，差速器28传动后 轮轴26，后轮轴26传动后轮轴对步行带后传动轴的回传机构，再带动步行带后传动轴1与步行带2的转动，此时已经是在作为完全意义上的电动跑步器在使用，当作为车辆在路上行驶时，后轮轴对步行带后传动轴的回传机构也可以使人在步行带2上的跑步与行走省力与轻便；其中后轮轴对发电机的传动机构，固定在后轮轴40上的齿轮33传动离合齿轮34，离合齿轮34与齿轮35是同轴连体齿轮，由离合齿轮34与齿轮33之间的合并或者分离来控制该传动机构的连通或者断开，齿轮35传动固定于发电机轴上的齿轮36带动发电机32发电并对蓄电池41进行充电；其中蓄电池41的电能被用于电动机32以及车灯、电喇叭、电器显示仪表装置的用电，其中在电气控制装置中也设计了可利用外来日常用电直接对蓄电池41进行充电的接口，刹车装置采用手动刹车并且在刹车的同时自动切断蓄电池对电动机的供电；其中车座位42于主体车架后区25的其它机构装置的上方，其位置与高度既方便人坐着时对步行带2的驱动又不影响站着驱动步行带2；其中车支腿37位于主体车架后区的两侧车架上，支起车支腿37可使两个车后轮24和39离开地面；其中设有车轮罩壳43和45防止尘土飞扬到人身上，设有机构罩壳44和46保证机构的润滑或清洁，电器显示仪表及开关位于车架前区的机构罩壳44的上方位置便于观看与操作。 

15传动17由17传动23的有效传动比等于15传动17转由19传动20由20传动21的有效传动比，即Z15/Z23＝Z15*Z19/(Z17*Z21)。 

实施例2 

实施例2与实施例1相比较其不同之处在于，实施例2不用实施例1的转向盘，而是采用自行车式及摩托车式车把，其它方面同实施例1。 

实施例3 

实施例3与实施例1相比较其不同之处在于前车轮及其转向机构上，实施例3采用的是一个前车轮，采用自行车式及摩托车式车把，其它方面同实施例1。 

Claims (3)

1.一种以人体步动力与电动力结合的健身储能车，它包括主体车架、前车轮及其转向机构、步行带装置、后车轮及其差速器、步行带后传动轴对差速器的传动机构、电动机及其对差速器的传动机构、后轮轴对步行带后传动轴的回传机构、后轮轴对发电机的传动机构与发电机、蓄电池、刹车装置、电器控制与显示装置、车座、车支腿、车轮罩壳与机构罩壳，其中主体车架有车架前区、车架中心区和车架后区三个功能部分，前车轮及其转向机构位于车架前区，步行带装置位于车架中心区，车的其余机构装置都位于车架后区，其中在前车轮及其转向机构中，转向轴的长度或角度都可以进行调节，以适应不同高度的人在站着或坐着的不同姿势下方便人体运动以及对转向盘或是车把的操作，其中步行带装置由步行带、步行带前传动轴、步行带后传动轴、步行带脚踏板组成，步行带绕过步行带前传动轴、步行带脚踏板与步行带后传动轴，步行带的转动带动步行带后传动轴产生转动，其中后车轮及其差速器是由两个后车轮、两个后轮轴、一个差速器所组成，每个后轮轴的一端与其中的一个后车轮连接，另一端与差速器内的其中一个半轴齿轮连接，两个后车轮分别位于车架后区的两侧，其中步行带后传动轴对差速器的传动机构有两路传动，每一路传动中与差速器连接的都是被动正向传动齿轮，且两路传动中的齿轮咬合次数分别为奇数与偶数，确保两个被动正向传动齿轮的转动方向始终保持相反，所述被动正向传动齿轮是指只有处在被动轮状态位置而且是正向传动情况下才能起到传动作用，否则如果被动正向传动齿轮处在主动轮状态位置会自动脱离连接而失去传动作用，即使是处在被动轮状态位置却是在反向转动的情况下则被动正向传动齿轮空转，所称正向传动是指转动方向与车前进时后车轮转动的方向相同，因此不论步行带是正传还是反转或者步行带是在前后摆动，两路传动中总有一个被动正向传动齿轮是处在正向转动状态而对差速器外壳产生驱动，差速器再带动两个后车轮产生使车向前的驱动力，人体步行驱动采用在步行带上跑步或者行走带动步行带的转动，或者人的一条腿站稳在与车架一体的外延脚踏板上，另一条腿踩在步行带上并前后摆动带动步行带前后摆动，对踩在步行带上的单腿通过不断抬起落下的摆动对步行带实行单向驱动，或者人坐在车座上其脚踩在步行带上通过腿的前后摆动带动步行带的前后摆动或者是对步行带的单向驱动，其中在电动机对差速器的传动机构中，与差速器外壳连接的也是被动正向传动齿轮，接通电动机的电流，电动机传动其传动机构并使差速器外壳转动，差速器再带动两个后车轮产生向前的驱动力，在对差速器的驱动中通过接通或断开电动机的电流可以选择采用人的不同步行驱动与电动机电力驱动结合进行的方式，或者只用电动机电力驱动的方式，或者只采用人的不同步行驱动的方式，其中在后轮轴对步行带后传动轴的回传机构中，有离合齿轮可选择合并连通或者断开传动，与步行带后传动轴连接的是被动反向传动齿轮，所述被动反向传动齿轮是指只有处在被动轮状态位置而且是反向传动情况下才能起到传动作用，否则如果被动反向传动齿轮处在主动轮状态位置会自动脱离连接而失去传动作用，即使是处在被动轮状态位置却是在正向转动的情况下则被动反向传动齿轮空转，所称反向传动是指转动方向与车前进时后车轮转动的方向相反，在该回传机构连通时，用车支腿使两个后车轮离开地面，车作为跑步器使用，人在步行带上进行的各种步行运动使后车轮产生空转，后车轮空转形成的动能通过后轮轴对步行带后传动轴的回传机构又被用来带动支持步行带后传动轴的持续转动，而对步行带后传动轴形成了连续驱动力，在这里后车轮的空转起到的是一种机械储能作用，在后轮轴对步行带后传动轴的回传机构实行合并连通时接通电动机的电源，电动机经传动齿轮与差速器外壳连接的被动正向传动齿轮对差速器传动，再由差速器传动后轮轴，通过后轮轴对步行带后传动轴的回传机构传动步行带，该车此时已经是以作为完全意义上的电动跑步器在使用，当作为车辆在路上行驶时，后轮轴对步行带后传动轴的回传机构也可以使人在步行带上的跑步与行走省力与轻便，其中在后轮轴对发电机的传动机构中有离合机构，使离合机构合并时，发电机的传动机构传动发电机发电并对蓄电池进行充电，其中蓄电池的电能被用于电动机、车灯、电喇叭、电器显示仪表装置的用电，其中在电气控制装置中也设计了可利用外来日常用电直接对蓄电池进行充电的接口，刹车装置采用手动刹车并且在刹车的同时自动切断蓄电池对电动机的供电，其中车座位于车架后区的其它机构装置的上方，其位置与高度既方便人坐着时对步行带的驱动又不影响站着驱动步行带，其中车支腿位于车架后区的两侧车架上，支起车支腿可使两个车后轮离开地面，其中设有车轮罩壳防止尘土飞扬到人身上，设有机构罩壳保证机构的润滑或清洁，电器显示仪表及开关位于车架前区的机构罩壳的上方位置而便于观看与操作。

2.根据权利要求1所述一种以人体步动力与电动力结合的健身储能车，特征在于所述的步行带后传动轴对差速器的传动机构有两路传动，其两路传动中的齿轮有效传动比相等。

3.根据权利要求1所述一种以人体步动力与电动力结合的健身储能车，特征在于所述的后轮轴对步行带后传动轴的回传机构中的后轮轴与在后轮轴对发电机的传动机构中的后轮轴分别是指车的两个不同后轮轴。

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